CN212513583U - 一种风电叶片疲劳测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及叶片疲劳测试技术领域，尤其涉及一种风电叶片疲劳测试装置，包括：支架，支架上具有叶根夹具，叶根夹具用于固定叶片的根部；支撑框架，设置在被固定的叶片的一侧，并且设置在叶片长度方向叶尖位置；叶尖夹具，固定在叶片的叶尖位置处，用于对叶片的叶尖位置处进行固定；横向驱动机构，设置在支撑框架上，并且驱动端与叶尖夹具的侧壁转动连接；纵向驱动机构，竖直设置在支撑框架上，与叶片夹具的底端转动连接；本实用新型通过横向驱动机构和纵向驱动机构的设置，在叶片的横截面所在的平面上，对叶尖夹具进行椭圆形轨迹的驱动，带动叶片在其长度方向上进行整体的椭圆形往复运动，更加贴合叶片的实际受力，最终的试验数据更加精准。

Description

一种风电叶片疲劳测试装置

技术领域

本实用新型涉及叶片疲劳测试技术领域，尤其涉及一种风电叶片疲劳测试装置。

背景技术

风电叶片是风电机组中有用捕获风能的要害部件，叶片长度随风电机组单机容量的进步而不断增加，根据相关规范要求，风机叶片必须通过疲劳测试过程才能进行量产阶段。随着风电叶片往大型化方向发展，大型风电叶片的疲劳测试技术开发成为关键瓶颈。

现有技术中，对风电叶片的疲劳测试多采用激振法测试风电叶片疲劳度，即先将叶片的根部固定在一夹具上使得风电叶片悬空，然后将激振器固定在风电叶片长度方向上的中间位置处，通过气动激振器使得叶片以其固有频率进行上下振动；

然而上述方案存在最终测量的精度不准的技术问题，在实际运用中发现，测试结果与实际情况之间存在较大差异。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种风电叶片疲劳测试装置，提高风电叶片疲劳测试的精度。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种风电叶片疲劳测试装置，包括：

支架，所述支架上具有叶根夹具，所述叶根夹具用于固定叶片的根部；

支撑框架，设置在被固定的叶片的一侧，并且设置在叶片长度方向叶尖位置；

叶尖夹具，固定在叶片的叶尖位置处，用于对叶片的叶尖位置处进行固定；

横向驱动机构，设置在所述支撑框架上，并且驱动端与所述叶尖夹具的侧壁转动连接；

纵向驱动机构，竖直设置在所述支撑框架上，与所述叶尖夹具的底端转动连接；

其中，叶片上固定用于感应叶片疲劳应变的应变片式传感器，所述横向驱动机构和纵向驱动机构以椭圆形轨迹驱动所述叶尖夹具做往复运动。

进一步地，所述支架为龙门式支架，包括两竖直侧壁和顶梁，所述叶根夹具固定在所述顶梁下，且所述叶根夹具在所述支架上沿叶片长度方向设置有至少一个。

进一步地，所述支撑框架朝向开口设置，且所述横向驱动机构具有连接横杆，所述纵向驱动机构具有连接纵杆，所述连接横杆的一端与所述叶尖夹具枢接设置，所述连接纵杆设置在所述叶尖夹具的底部且与所述叶尖夹具枢接设置。

进一步地，所述叶尖夹具包括顶盖、上夹板、下夹板、底座和连接侧板，其中：

所述上夹板与下夹板相对设置，且两者相对的面上均具有与叶片固定处仿形设置的凹槽；

所述顶盖与底座相对设置，将所述上夹板、下夹板夹持在所述顶盖与底座之间，所述连接侧板的两端分别与所述顶盖、底座的侧壁连接。

进一步地，所述横向驱动机构还包括竖摆框和横向驱动件，其中：

所述竖摆框底端铰接在所述支撑框架内，并且朝向所述支撑框架的开口侧自由摆动设置，所述连接横杆的另一端与所述竖摆框的顶部枢接；

所述横向驱动件的两端分别转动连接在所述竖摆框和支撑框架上，用于驱动所述竖摆框往朝向所述支撑框架开口侧的方向往复运动。

进一步地，所述纵向驱动机构还包括水平摆框和纵向驱动件，其中：

所述水平摆框凸出于所述支撑框架的开口侧设置，且处于所述支撑框架内部的一端铰接在所述支撑框架上，所述水平摆框的另一端与所述连接纵杆枢接；

所述纵向驱动件的两端分别与所述水平摆框和支撑框架转动连接，以驱动所述水平摆框朝向竖直方向往复摆动。

进一步地，所述横向驱动件和纵向驱动件的两端采用球铰结构连接。

进一步地，所述支架与支撑框架上均具有斜撑，所述支架与支撑框架的底部均设置有固定底板，所述固定底板上具有固定孔位。

本实用新型的有益效果为：本实用新型通过横向驱动机构和纵向驱动机构的设置，在叶片的横截面所在的平面上，对叶尖夹具进行椭圆形轨迹的驱动，从而带动叶片在其长度方向上进行整体的椭圆形往复运动，通过这种设置，与现有技术的单纯上下摆动相比，更加贴合叶片的实际受力，最终的试验数据也更加精准。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中风电叶片疲劳测试装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中叶尖夹具的爆炸结构示意图；

图3为本实用新型实施例中支撑框架的侧视图；

图4为本实用新型实施例中图3的立体结构示意图；

图5为本实用新型实施例中叶片运动轨迹的示意图。

附图标记：10、支架；11、叶根夹具；12、竖直侧壁；13、顶梁；20、支撑框架；21、斜撑；22、固定底板；23、固定孔位；30、叶尖夹具；31、顶盖；32、上夹板；33、下夹板；34、底座；35、连接侧板；40、横向驱动机构；41、连接横杆；42、竖摆框；43、横向驱动件；50、纵向驱动机构；51、连接纵杆；52、水平摆框；53、纵向驱动件。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图5所示的风电叶片疲劳测试装置，包括：支架10、支撑框架20、叶尖夹具30、横向驱动机构40和纵向驱动机构50，其中：

支架10主要起支撑作用，支架10上具有叶根夹具11，叶根夹具11用于固定叶片的根部；通过固定叶片根部将整个叶片支撑起来，模拟叶片在运行中的实际受力；

支撑框架20设置在被固定的叶片的一侧，并且设置在叶片长度方向叶尖位置；支撑框架20的作用在于支撑驱动机构；

叶尖夹具30固定在叶片的叶尖位置处，用于对叶片的叶尖位置处进行固定；

横向驱动机构40设置在支撑框架20上，并且驱动端与叶尖夹具30的侧壁转动连接；

纵向驱动机构50竖直设置在支撑框架20上，与叶尖夹具30的底端转动连接；

其中，叶片上固定用于感应叶片疲劳应变的应变片式传感器，横向驱动机构40和纵向驱动机构50以椭圆形轨迹驱动叶尖夹具30做往复运动。

在上述实施例中，横向驱动机构40与纵向驱动机构50用于在横向和竖向同步驱动叶尖夹具30，使得叶尖夹具30带着叶片做椭圆轨迹往复动作，其运动轨迹如图5中虚线所示；

在上述实施例中，通过横向驱动机构40和纵向驱动机构50的设置，在叶片的横截面所在的平面上，对叶尖夹具30进行椭圆形轨迹的驱动，从而带动叶片在其长度方向上进行整体的椭圆形往复运动，通过这种设置，与现有技术的单纯上下摆动相比，更加贴合叶片的实际受力，最终的试验数据也更加精准。

具体的，请继续参照图1，支架10为龙门式支架10，包括两竖直侧壁12和顶梁13，叶根夹具11固定在顶梁13下，且叶根夹具11在龙门支架10上沿叶片长度方向设置有至少一个。通过将夹具设置在顶梁13下，使得叶片在摆动时，不与其他工件干涉，防止外界因素对叶片的影响。

如图3所示，支撑框架20朝向开口设置，且横向驱动机构40具有连接横杆41，纵向驱动机构50具有连接纵杆51，连接横杆41的一端与叶尖夹具30枢接设置，连接纵杆51设置在叶尖夹具30的底部且与叶尖夹具30枢接设置。这里的开口设置指的是连接横杆41和连接纵杆51可以穿过支撑框架20，通过枢接设置，可以限定连接横杆41和连接纵杆51的转动方向，同时有利于驱动叶尖夹具30在同一方向做往复运动。

如图2所示，叶尖夹具30包括顶盖31、上夹板32、下夹板33、底座34和连接侧板35，其中：

上夹板32与下夹板33相对设置，且两者相对的面上均具有与叶片固定处仿形设置的凹槽；

顶盖31与底座34相对设置，将上夹板32、下夹板33夹持在顶盖31与底座34之间，连接侧板35的两端分别与顶盖31、底座34的侧壁连接。

上夹板32与下夹板33均为木质材料，通过木质材料的设置，既可以对叶片起到保护作用，同时还由于木质材料不容易变形，防止测试过程中的夹具变形，从而提高测试精度。叶尖夹具30与叶尖夹具30的结构相同，这里不再对叶尖夹具30进行赘述；顶盖31与底座34之间设置有紧固螺栓，以调节对叶片的压紧力。

具体的，如图4和图5所示，横向驱动机构40还包括竖摆框42和横向驱动件43，其中：

竖摆框42底端铰接在支撑框架20内，并且朝向支撑框架20的开口侧自由摆动设置，连接横杆41的另一端与竖摆框42的顶部枢接；

横向驱动件43的两端分别转动连接在竖摆框42和支撑框架20上，用于驱动竖摆框42往朝向支撑框架20开口侧的方向往复运动。

同时，纵向驱动机构50还包括水平摆框52和纵向驱动件53，其中：

水平摆框52凸出于支撑框架20的开口侧设置，且处于支撑框架20内部的一端铰接在支撑框架20上，水平摆框52的另一端与连接纵杆51枢接；

纵向驱动件53的两端分别与水平摆框52和支撑框架20转动连接，以驱动水平摆框52朝向竖直方向往复摆动。

这里需要指出的是，横向驱动件43和纵向驱动件53可以是液压驱动钢也可以是电机丝杆驱动缸，通过竖摆框42和横摆框的设置，一方面为叶尖夹具30进行了支撑，另一方面由于竖摆框42和横摆框摆动时其摆动点的高度或者水平方向上的位置也会发生变化，有利于椭圆轨迹的形成，减少其他方向上的阻力。

请继续参照图4，横向驱动件43和纵向驱动件53的两端采用球铰结构连接。采用球铰受力均匀，提高装置使用寿命。

为了提高装置的稳固性，支架10与支撑框架20上均具有斜撑21，支架10与支撑框架20的底部均设置有固定底板22，固定底板22上具有固定孔位23。斜撑21朝向叶尖夹具30设置，防止在驱动测试时的晃动，同时通过将螺栓穿过固定板上的固定孔位23的方式，将支架10或者支撑框架20底部进行更可靠的固定，提高整体的稳固性。

本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种风电叶片疲劳测试装置，其特征在于，包括：

支架，所述支架上具有叶根夹具，所述叶根夹具用于固定叶片的根部；

支撑框架，设置在被固定的叶片的一侧，并且设置在叶片长度方向叶尖位置；

叶尖夹具，固定在叶片的叶尖位置处，用于对叶片的叶尖位置处进行固定；

横向驱动机构，设置在所述支撑框架上，并且驱动端与所述叶尖夹具的侧壁转动连接；

纵向驱动机构，竖直设置在所述支撑框架上，与所述叶尖夹具的底端转动连接；

其中，叶片上固定用于感应叶片疲劳应变的应变片式传感器，所述横向驱动机构和纵向驱动机构以椭圆形轨迹驱动所述叶尖夹具做往复运动。

2.根据权利要求1所述的风电叶片疲劳测试装置，其特征在于，所述支架为龙门式支架，包括两竖直侧壁和顶梁，所述叶根夹具固定在所述顶梁下，且所述叶根夹具在所述支架上沿叶片长度方向设置有至少一个。

3.根据权利要求2所述的风电叶片疲劳测试装置，其特征在于，所述支撑框架朝向开口设置，且所述横向驱动机构具有连接横杆，所述纵向驱动机构具有连接纵杆，所述连接横杆的一端与所述叶尖夹具枢接设置，所述连接纵杆设置在所述叶尖夹具的底部且与所述叶尖夹具枢接设置。

4.根据权利要求1所述的风电叶片疲劳测试装置，其特征在于，所述叶尖夹具包括顶盖、上夹板、下夹板、底座和连接侧板，其中：

所述上夹板与下夹板相对设置，且两者相对的面上均具有与叶片固定处仿形设置的凹槽；

所述顶盖与底座相对设置，将所述上夹板、下夹板夹持在所述顶盖与底座之间，所述连接侧板的两端分别与所述顶盖、底座的侧壁连接。

5.根据权利要求3所述的风电叶片疲劳测试装置，其特征在于，所述横向驱动机构还包括竖摆框和横向驱动件，其中：

所述竖摆框底端铰接在所述支撑框架内，并且朝向所述支撑框架的开口侧自由摆动设置，所述连接横杆的另一端与所述竖摆框的顶部枢接；

所述横向驱动件的两端分别转动连接在所述竖摆框和支撑框架上，用于驱动所述竖摆框往朝向所述支撑框架开口侧的方向往复运动。

6.根据权利要求5所述的风电叶片疲劳测试装置，其特征在于，所述纵向驱动机构还包括水平摆框和纵向驱动件，其中：

所述水平摆框凸出于所述支撑框架的开口侧设置，且处于所述支撑框架内部的一端铰接在所述支撑框架上，所述水平摆框的另一端与所述连接纵杆枢接；

所述纵向驱动件的两端分别与所述水平摆框和支撑框架转动连接，以驱动所述水平摆框朝向竖直方向往复摆动。

7.根据权利要求6所述的风电叶片疲劳测试装置，其特征在于，所述横向驱动件和纵向驱动件的两端采用球铰结构连接。

8.根据权利要求1所述的风电叶片疲劳测试装置，其特征在于，所述支架与支撑框架上均具有斜撑，所述支架与支撑框架的底部均设置有固定底板，所述固定底板上具有固定孔位。

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